移动互联网设备硬件规格现状与发展探讨

2013-02-28刘金媛孟宪遵

电信科学 2013年5期

刘金媛，孟宪遵，陈琦

(1.河北经贸大学计算机中心石家庄050061；2.河北省通信建设有限公司石家庄050021)

1 引言

随着3G的普及和智能手机的发展，移动行业格局进行了重新洗牌。诺基亚在与苹果和三星的竞争中节节败退，把盘踞14年之久的手机制造业龙头老大的位置让给了三星。通过安卓系统和芯片打包式解决方案，手机制造的门槛在不断下降，手机硬件和手机制造呈现水平化的发展，形成了新的竞争格局。

本文将分析目前移动设备技术的发展趋势，并结合国内大型B2C网络所销售的智能手机规格，进行数据挖掘和分析，获取当前主流硬件设备的第一手资料，并在此基础上讨论移动互联网设备的发展趋势。

2 移动设备发展格局

PC市场增速放缓，功能手机销量下滑，而以智能手机、平板电脑为代表的移动互联网设备正处于前所未有的快速发展期，其屏幕尺寸、像素密度、CPU内核数、CPU主频、内存等硬件规格不断提高。移动操作系统百花齐放，安卓（Andriod）、iOS占据了主流地位，而Windows Phone、黑莓、Ubuntu、火狐OS等操作系统也为市场带来了清新的气息。在平板电脑领域，除了Andriod、iOS，还有Chrome OS、Ubuntu以及Windows 8等操作系统开始施展身手。

2.1 操作系统与设备制造

移动智能设备操作系统分为两种：开源的和闭源的，开源的操作系统主要源于Linux体系，如Android、Ubuntu受到了Linux kernel GPL版权的限制；而闭源的操作系统，在设备制造上又分为独家生产和授权生产两类。

iOS是闭源系统，其SDK对外开放，用户只能安装来自官方应用商店App Store的应用。开发者无法对UI框架、中间件、开发环境、系统内核进行定制，即不能进行系统级别的研发。苹果公司禁止运营商定制苹果设备或进行设备品牌合作，挤压运营商差异化空间，运营商对苹果设备只能通过补贴，以合约机方式吸引用户。中国联通和中国电信在引入iPhone之初所提供的补贴反映在年报上都是拉低利润的重要因素。中国电信在2012年年报中指出：“公司利用引入iPhone机会适当增加营销投入以扩大高端用户市场，促进收入增长，虽对短期利润带来压力，但对于公司长期持续增长和价值创造将发挥重要作用。”而在3G起步阶段，中国联通就引入iPhone手机，通过明星终端带动高端客户增长，进行高额补贴的政策，成效明显，中国联通2012年年报称其2012年全年利润增长了68.5%。

谷歌公司的策略与苹果公司不同，采用水平开放方式，同样成功地建立了广泛和多样化的生态系统，通过版权免费、降低手机制造商的准入门槛，改变了手机制造格局。三星从诺基亚手中夺过手机制造商的头把交椅，中国手机制造商中兴通讯和华为也进入了世界OEM前10名。Andriod的发展，得益于众多的手机制造商和运营商希望能有智能手机和iPhone竞争。但平台供应商追求平台统一体验，运营商和手机制造商则希望打造特色，通过差异化获取竞争优势，两者之间存在矛盾。谷歌通过兼容性测试套件（CTS）和兼容规范文档（CDD）规范设备，确保设备API的一致性和硬件规格，并实施越来越严格的控制。由于Android系统差异化空间被不断挤压，差异化主要集中在UI和应用本土化上，手机制造商不得不以价格和推出市场时间作为主要竞争点。三星依靠屏和芯片的垂直整合以及安卓新版本机型的快速推出（最快的上市时间），获得Android制造商最大的成功。

Windows Phone是闭源系统，和苹果不同，微软自己不生产手机，而采用授权生产的方式。2012年6月21日，微软正式发布全新操作系统Windows Phone 8（WP8），放弃WinCE内核，改用与Windows 8相同的NT内核。随着诺基亚、三星、HTC、华为等手机制造商推出多款WP8机型，Windows系列手机销量增幅巨大。根据市场研究IDC的数据，2012年第4季微软系列手机同比增幅为150%，但只占智能手机总量的2.6%，无法对两大巨头形成威胁。

黑莓系统的情况和iOS相似，黑莓是封闭的私有系统，RIM公司对黑莓产品采取全集成方式，包括生产设备、开发操作系统和嵌入应用，黑莓操作系统只用于RIM的黑莓设备，没有授权给其他OEM厂商。黑莓的主要市场在北美，我国用户数量很少。近几年黑莓销售情况和RIM股票一样极度萎缩。RIM公司在2013年1月发布了新版本黑莓10，并计划在第2季度推出新版操作系统的手机，未来市场反应将决定黑莓能否在悬崖边止步。

2011 年12月21日，诺基亚官方宣布放弃塞班（Symbian）品牌；2012年5月27日，诺基亚宣布彻底放弃继续开发塞班系统；2013年1月24日晚间，诺基亚宣布今后将不再发布塞班系统的手机[1]。三星在2012年5月宣布放弃Bada操作系统，决定自2013年起终止对Bada系统的开发，意味着所有运行Bada的设备（如三星Wave系列手机）将会全面停产和淡出市场[2]。塞班和Bada，正逐步退出人们的视线。

近两年来，以HTML5为代表的Web技术得到了长足发展，从炒作阶段进入商用阶段。Mozilla公司的火狐（Firefox）OS是全部使用Web技术编写的操作系统，正在尝试以Web为中心构建iOS和安卓的替代品，包括以Web方式提供平台API，成立火狐OS应用开发工场，以Mozilla Marketplace为中心建设应用的发布和货币化渠道。在2013年的世界移动大会（WMC 2013）上有两款搭载运行火狐OS的手机发布，分别是阿尔卡特One Touch Fire和中兴通讯Open。Mozilla公司计划于2013年6月在委内瑞拉、波兰、巴西、葡萄牙和西班牙推出火狐OS。然而，火狐OS仍处于商业化早期，远未能视为主流操作系统，正如AT&T移动CEO德拉维加所说：“Firefox OS肯定具有吸引力，但现在予以置评还为时尚早[3]。”

除了手机和平板电脑外，移动智能操作系统还加载在其他移动设备上，如在电子书中广泛采用Linux嵌入式操作系统。联网电视目前处于起步发展阶段，主要仍以提供在线媒体播放为主，系统碎片化现象非常严重，远未形成规模的生态系统。

2.2 水平化发展趋势

移动智能操作系统的硬件抽象层（hardware abstract layer,HAL）和芯片厂商提供的打包式解决方案，极大地提高了手机硬件适配能力，降低了手机制造门槛，使得硬件发展和手机制造呈水平化趋势。

2003 年10月,安迪·鲁宾创建安卓科技公司，2005年8月被谷歌收购，在2008年10月推出第一款商用安卓手机HTC G1，前后经历整整5年。由此可见，为一个新操作系统适配硬件是项艰辛的工作。然而安卓在系统中引入HAL，使得硬件适配变得容易。安卓的HAL是从内核中抽离的硬件功能，以*.so形式存在，把Android框架与内核隔开，通过HAL适配底层的不同硬件，使得上层软件不因硬件的不同而更改。目的是为了把Android框架与Linux内核隔开，使上层框架的开发得以独立进行，借助安卓的HAL，增强系统可移植性。HAL避开Linux的GPL束缚，可保护硬件提供商的知识产权，把控制硬件的动作都放到了Android HAL中，而Linux驱动仅仅完成一些简单的数据交互作用，甚至把硬件寄存器空间直接映射到用户空间，使驱动从内核的系统空间开发转为在用户空间开发，从而绕开Linux内核GPL许可的限制，在用户空间的程序只需遵循安卓Apache 2.0许可。这使厂商可将产品快速推向市场，不会因为Linux社区的流程而错过市场档期。

火狐OS的最底层是Gonk，包含Linux内核和用户态的HAL，与安卓以及嵌入式Linux共享了很多组件和驱动[4]。对比当初第一台安卓手机的艰辛，火狐OS可以很快地移植到现有的安卓手机中。在2012年的世界移动大会（WMC 2012）上，Mozilla在三星GalaxyⅡ高端智能手机硬件上演示了新系统。

微软的WP8进行了大量的革新，抛弃了原来的WinCE内核，使用Windows NT架构，而Windows NT具备HAL层。

通过HAL，手机制造厂商将硬件适配某个操作系统时，不再费时耗力，变得简单，从而大大地降低了手机生产门槛，在某种程度上，改变了手机制造的格局。

TurnKey是另一个降低手机生产门槛的重要因素。TurnKey直接翻译过来是“交钥匙”，将客户所需最大程度地打包提供，客户使用就像用钥匙开门那样方便。联发科公司开创了TurnKey的芯片模式，使用联发科芯片进行开发，很容易完成入网所需的手机功能，包括以前非常复杂和困难的移动话音通信，极大地降低了手机在软件开发的难度。

高通同样提供了高集成度的解决方案，高通高级副总裁Jeff Lorbeck在博客称高通参考设计（QRD）方案，已大幅缩短了终端从研发到上市的周期，客户用60天或更短时间就可以推出他们的终端产品。

芯片厂商整体解决方案的提供，极大地缩短了手机厂商的制造周期。加上操作系统的硬件抽象层，加快了手机制造的步伐。软件和硬件的模块化在某种程度上，让手机制造水平化并呈现PC化的特征。

2.3 手机制造业新格局

苹果和谷歌改变了手机行业的竞争基础，竞争已从设备竞争转入了软件生态系统竞争。手机市场的驱动力是软件生态系统的拥有者，如苹果、谷歌和微软，传统手机巨头如不能及时适应，将步入衰退。手机OEM在生态系统战斗中的角色沦为步兵，同一操作系统下不同品牌的手机出现同质化现象，差异化空间在压缩。

在手机制造行业中，第一集团军是苹果和三星。

苹果仍是整个行业的创新推动力所在。无论是硬件、软件、用户体验，还是生态系统，它都是行业创新的原动力。在终端形态上，iDevice设备一直引领潮流，从iPod、iPhone、iPad、iTV到传言中的iWatch。苹果公司是垂直整合公司，有效整合“硬件+软件+服务+生态系统”，形成统一产品体验，控制着端到端用户体验，紧密整合硬件、软件、服务和设计，不仅拥有iOS平台、应用商店，还包括硬件知识产权、手机设计、内容发布、服务零售渠道、集成iTunes内容分发服务和iCloud在线服务，形成了从芯片到云的整条产业价值链。苹果凭着创新力，获得了行业中最丰厚的利润。

三星的真正竞争优势在于对智能手机最昂贵硬件部件的垂直整合，它生产显示屏、应用处理器以及内存。同时，三星是快速的跟随者，当谷歌推出新版本安卓后，三星最快推出装载该版本的手机，这使得它能够在领先的市场时间中获取更大的利润。三星通过速度和垂直整合的卓越商务模式使其利润收益排在苹果公司之后，成为业界第二。

第二集团军中，挤入了众多厂商，他们在硬件性能、UI体验以及更重要的性价比上进行激烈的竞争，也就是在设计、集成、制造方面进行优胜劣汰。根据市场研究机构IDC发布的2012年中国手机市场报告，国内智能手机出货量的前5名分别是：三星（17.4%）、联想（11.0%）、苹果（9.8%）、中兴通讯（9.1%）和华为（8.7%），他们总共占据一半以上的出货量，此外酷派、小米等国内品牌增长快速。需要注意的是，苹果和三星拥有自己的芯片，而国内的手机制造商中，华为公司的海思芯片也大量地应用在华为手机上，在残酷的竞争中为自己获得更多的筹码。

第三集团军是大量的功能手机厂商和低端智能手机厂商。随着塞班退出历史舞台，低端智能手机正在不断蚕食功能手机的市场份额。这部分厂商针对发展中国家，在普及手机中发挥巨大作用，他们通过填充市场空隙获取生存空间。

3 手机硬件规格发展

手机硬件规格是消费者购买手机的重要参考因素之一，本节将结合手机硬件发展格局，分析现在商用手机的硬件规格，研究其发展趋势。

笔者对国内某家知名B2C网站的2013年3月所销售的智能手机、平板电脑进行了数据统计，在1 200多种智能手机型号中，挑选了用户评论数较多的260款手机作为样本进行分析。这些样本的评论数占全部手机（含功能型手机）评论数的75%以上，占智能手机评论总数的95%以上，若以评论数近似销售量，可以认为样本已经较有代表性。

需要说明的是，某些品牌的智能手机的主力销售渠道并不在B2C上，而是以自建的官方直销渠道为主，同时本文未将C2C网站及线下市场列入研究范围，因此统计样本与市场实际情况相比较会有一定偏差，在解读本文数据的时候，需要考虑到这一因素的影响。

3.1 智能手机的主要硬件规格

3.1.1 屏幕

对于一款便携设备来说，屏幕尺寸自然是影响消费者选购的重要参数。智能手机屏幕尺寸统计如图1所示，4英寸的手机型号达到70多款，占据了目前的主流。另外，3.5、4.3、4.5英寸屏幕的终端均超过30款，而一些大屏手机尺寸已经达到了5.5英寸。

图1 智能手机屏幕尺寸统计

在屏幕尺寸不断增大的同时，像素密度（PPI）也不断提高，为用户带来更好的阅读体验。当前的主流像素密度是240 PPI，如图2所示，而一些高端屏幕的像素密度已经超过了400 PPI，其像素密度的提高已经远超消费级个人电脑的显示器。得益于像素密度的提高，智能手机分辨率普遍达到了800 dpi×480 dpi，如图3和图4所示，而高端型号已经达到了1 920 dpi×1 080 dpi的PC和液晶电视级别。

虽然智能手机的屏幕不断增大，但作为一款手持终端，其物理尺寸始终是影响其设计的制约因素。当前智能手机的高度范围在114～134 mm，而宽度在60～70 mm，如图5和图6所示。

图5 智能手机尺寸（高）

图6 智能手机尺寸（宽）

3.1.2 芯片

在CPU配置方面，单核1 GHz、单核800 MHz、双核1 GHz、双核1.2 GHz是当前CPU的主流配置，而4核1.6 GHz已成为一些高端机型的配置，如图7～图9所示。在RAM方面，512 MB和1 GB是当前的主流，如图10所示。

3.2 移动性与视觉体验的平衡

先来看看平板电脑的屏幕参数，与智能手机相比，平板电脑参数的差异性则相对较小，当前主流分辨率为1024 dpi×768 dpi、1280 dpi×800 dpi，另外所统计的2 048 dpi×1 536 dpi分辨率的型号数量接近20种，主要是由于iPad型号较多导致的，如图11和图12所示。

图13 平板电脑屏幕尺寸

平板电脑的主流尺寸包括7英寸、8英寸和10英寸，如图13所示。

把智能手机和平板电脑的屏幕尺寸放在一起比较，可以看出二者在便携性上的明显差别：智能手机的主流屏幕尺寸为3.4×2.1（平方英寸）（对角线为4英寸），而平板电脑的主流屏幕尺寸在7.8×5.8（平方英寸）（对角线为9.7英寸）以及8.6×5.4（平方英寸）（对角线为10.1英寸）。

对比图14和图15发现，智能手机及平板电脑在物理尺寸方面的差异要大于屏幕分辨率的差异。随着像素密度的不断提高，智能手机在像素数量上已不存在短板，而物理尺寸成为区别两者的重要因素。

对于一款移动上网设备而言，便携性和视觉体验通常是矛盾的一对。消费者希望这些设备能够放在口袋里随手可得，又希望在上网娱乐的时候有一个足够大的屏幕，两个相互矛盾的需求造就了智能手机和平板电脑两个市场。厂商和消费者都在尝试着追求便携性和视觉体验的完美平衡，一方面智能手机的屏幕尺寸仍在不断增加，另一方面平板电脑也在尝试把尺寸做小，更小更轻便的平板电脑也得到了市场的认可。然而智能手机和平板的“完美”尺寸在哪里？也许只有经过时间的考验才能知道答案。

一些IT巨头未雨绸缪，欲突破移动终端的尺寸局限，为市场带来颠覆性的创新产品，这就是“可穿戴计算”。如果说用户可以在咖啡厅坐下来用平板电脑上网，可以在电梯里随手拿出手机浏览新闻、博客，那么智能手表可以说是真正的随手可得——它就佩戴在手腕上；而智能眼镜更是把便携性发挥到极致——需要的时候，它就在那里。“可穿戴计算”为移动互联网设备的发展带来了新的思路，虽然受到芯片、屏幕、电池等技术和工艺水平的限制，其实用化尚需时日，但是有理由相信，未来的移动互联网设备将对市场进行更细致的划分，在移动性和视觉体验方面能更精准地满足不同的消费需求。